ZESPÓŁ AUTORSKI

Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor wynalazku: dr inż. Paweł Marchlewski

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Bezpieczeństwo przestrzeni lotniczej oraz nienaruszanie prywatności stanowią istotne wyzwania w dobie dostępności pojazdów bezpilotowych takich jak drony i inne statki bezzałogowe pilotowane zdalnie lub autonomiczne. Dzięki wynalazkowi możliwe jest przechwytywanie w powietrzu małych obiektów latających takich jak statki bezzałogowe.

ISTOTA WYNALAZKU

Badania na zaprojektowanym i wykonanym do badań struktur kostnych lub ich modeli 3D stanowisku, polegają na przeprowadzeniu odkształceń próbek w zadany i kontrolowany sposób.

W prezentowanym projekcie zaproponowano wykorzystanie jednoosiowego skręcania próbek o niewielkich rozmiarach. Taki sposób odkształcania próbek pozwala na uzyskanie szerokiego spektrum informacji na temat wytrzymałości badanej struktury zważywszy na fakt, iż struktury kostne posiadają niepowtarzalną i zróżnicowaną, anizotropową budowę przestrzenną.

Zastosowana metoda badawcza umożliwia porównywanie między sobą właściwości mechanicznych różnych grup biomateriałów. Pozwala na określenie różnic we właściwościach mechanicznych materiału tego samego rodzaju, ale o zróżnicowanej budowie przestrzennej, w zależności od miejsca i kierunku pobrania próbki (na przykład kilka próbek z tej samej główki stawu biodrowego wycięte bądź skanowane pod różnymi kątami).

Tradycyjne metody badawcze struktur kostnych bazują na badaniach wytrzymałościowych całych elementów kostnych (fragmentów szkieletu). Są to głównie badania wytrzymałości na zginanie i rozciąganie całych kości, gdzie parametrem wyjściowym jest przykładana siła. W odróżnieniu od klasycznych metod badań wytrzymałościowych, parametrem wyjściowym w prezentowanej metodzie jest odkształcenie próbki. Następnie analizowana jest reakcja próbki na zadane odkształcenie, w postaci przenoszonego przez nią obciążenia, aż do zniszczenia włącznie.

Deformacja próbek realizowana jest poprzez jednoosiowe, dwukierunkowe cykliczne skręcanie. Wraz z narastaniem ilości cykli skręcania, rośnie jednocześnie stopnień odkształcenia próbki. Analizie numerycznej poddawane są zmiany wartości momentu skręcającego przenoszonego przez badaną próbkę. Umożliwia to obliczenie maksymalnych naprężeń (obciążeń), jakie może przenieść badany materiał.

Stanowisko wykonano z ogólnie dostępnych na rynku elementów, a koszt jego budowy nie przekroczył 1500 euro. Stanowisko jest w pełni mobilne. Ustawieniami parametrów badania oraz samą pracą stanowiska kieruje prosty program komputerowy działający w środowisku Windows.

Stanowisko ma budowę modułową i składa się z trzech modułów: pozycjonowania próbki (napęd, uchwyty mocujące próbkę), rejestracji danych (wagi tensometryczne, układ elektroniczny) i sterującego (komputer). Do badań wykorzystywane są próbki w kształcie prostopadłościanów o wymiarach 5x5x30 mm. Parametrem wyjściowym każdego badania jest stopień odkształcenia badanej próbki, który jest regulowany poprzez zmianę kąta obrotu uchwytu z próbką.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Ze względu na brak ingerencji chirurgicznej, możliwe jest szybsze i efektywniejsze zbadanie większej liczby próbek (a co za tym idzie, pacjentów). Niski koszt budowy wynalazku oraz jego mobilność sprawiają, że wynalazek jest łatwo dostępny.